Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése. Térinformatikai adatok és adatformátumok

Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése Térinformatikai adatok és adatformátumok 2016 Giachetta Roberto groberto@inf.elte.hu http://people.inf.elte.hu/groberto

Térinformatikai adatok A térinformatikai adatokat két kategóriába soroljuk: vektoros adatok: 2D/3D koordináta alapú geometriai formák (pont, vonal, poligon, ) egységes modelljüket az OGC Simple Feature Access (SFA) szabvány definiálja a független alakzatok mellett adható topológiai forma raszteres adatok: képpont alapú rácsok általában távérzékelt felvételek, magassági adatok nincs egységes formátumuk, szabványuk Az adatokhoz tartozó vetületi információk egységes modellje az OGC Spatial Referencing by Coordinates (SRC) ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 2

Simple Feature Access Az OGC Simple Feature Access (SFA) szabvány a legáltatásosabban elfogadott modell a vektoros geometriák kezelésére definiálja a geometriák típusait és műveleteiket objektumorientált modell, öröklődésre épül az alakzatokat 4D koordináta rendszerben helyez el, amely egy 3D euklideszi (X, Y, Z), valamint egy mértékkoordináta (M) alkotja utóbbi lehetővé teszi az egyedi méréseket leginkább 2D alakzatokat definiál, 3D alakzatok esetén a műveletek 2D-ben kerülnek kiértékelésre ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 3

Simple Feature Access Geometry Point Curve Surface GeometryCollection LineString Polygon PolyhedralSurface MultiSurface MultiPoint MultiCurve LinearRing Triangle TIN MultiPolygon Line MultiLineString ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 4

Simple Feature Access Típusok: Geometry: geometria ősosztály Point: 0 dimenziós, 1 koordinátával Curve: 1 dimenziós görbe, koordináták sorozata LineString: szakaszsorozat, lineáris interpolációval Line: szakasz, 2 koordinátával LinearRing: gyűrű (zárt szakaszsorozat) Surface: 2 dimenziós felület Polygon: lapos felület, 1 külső és több belső gyűrűvel Triangle: háromszög ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 5

Simple Feature Access PolyhedralSurface: folyamatos poligonsorozatból álló felület TIN: háromszögrács GeometryCollection: geometriák szekvenciális gyűjteménye MultiPoint: pontgyűjtemény MultiCurve: görbegyűjtemény MultiLineString: szakaszsorozat gyűjtemény MultiSurface: felületgyűjtemény MultiPolygon: poligon gyűjtemény A típusok halmaza tetszőlegesen bővíthető ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 6

Simple Feature Access Alapvető tulajdonságok: típus (geometrytype), üres-e (isempty), egyszerű-e (issimple), dimenziószám (dimension), befoglaló téglalap (envelope), határvonal (boundary), vetületi rendszer azonosító (SRID) Alapvető műveletek: relációs (belső: II, határ: BB, külső: EE) : egyenlő (equals): aa bb bb aa különálló (disjoint): aa bb = keresztezi (crosses): II aa II bb (aa bb) aa (aa bb) bb ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 7

Simple Feature Access érinti (touches): II aa II bb = (aa bb) belül (within): aa bb = aa II aa EE bb átfed (overlaps): dim II aa = dim II bb = dim II aa II bb (aa bb) aa (aa bb) bb metszi (intersects): belül inverze tartalmaz (contains): különálló inverze = elemzés: távolság (distance), puffer (buffer), konvex burok (convexhull), metszet (intersection), unió (union), különbség (difference), szimmetrikus különbség (symdifference) ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 8

Vetületi rendszerek Az adatok vetületi rendszere (coordinate reference system) határozza meg az adatok elhelyezkedését, és egymáshoz való viszonyát ehhez szükséges egy koordinátarendszer (coordinate system), valamint annak viszonyát az objektumokhoz, a dátumot (datum) A térbeli vetületi rendszereket alapvetően három csoportba soroljuk: geocentikus (geocentric), 3D (X Y Z) földrajzi (geographic), lehet 2D (φ λ h) és 3D (φ λ) vetített (projected), 2D (E N) ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 9

SpatialReferencing by Coordinates A vetületi rendszerek felépítését és kapcsolatait az OGC Spatial Referencing by Coordinates (SRC) szabvány tartalmazza igazából egy absztrakt specifikáció, a konkrét megvalósítás módját nem írja elő megadja a vetületi rendszerek közötti átképezés folyamatát minden elemet egyértelműen azonosíthatóvá tesz (identified object) magukat a konkrét vetületeket nem tartalmazza Vannak speciális vetületi rendszerek, amelyek nem részei a szabványnak (pl. MGRS) ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 10

SpatialReferencing by Coordinates Identified Object Datum Identified Object Coordinate Reference System Identified Object Coordinate System Geocentric CRS Geographic CRS Projected CRS Geodetic Datum Projection Identified Object Ellipsoid Identified Object Meridian ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 11

SpatialReferencing by Coordinates Építőelemek: vetületi rendszer (coordinate reference system, CRS): tartalmazza a koordináta rendszert és a dátumot geocentrikus (geocentric CRS) földrajzi (geographic CRS) vetített (projected CRS) vertikális (vertical CRS) összetett (compound CRS) mérnöki (engineering CRS) és képi (image CRS) koordinátarendszer (coordinate system, CS), amely tengelyekből épül fel (CS axis) ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 12

SpatialReferencing by Coordinates dátum (datum), amely megadja az alappontot (anchor point), és az érvényesség kezdetét (realization epoch) geodéziai dátum (geodetic datum): megadja a forgási ellipszoidot (ellipsoid), valamint a kezdő hosszúsági kört (prime meridian) koordináta műveletek (coordinate operation), amelyek meghatározzák a koordináták transzformációjának módját projekció (projection): földrajzi és vetített rendszerek közöt transzformáció (transformation): dátumok között konverzió (conversion): különböző koordináta rendszerek között ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 13

SpatialReferencing by Coordinates ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 14

SpatialReferencing by Coordinates A műveletek rögzített algoritmusok formájában adottak, ám könnyen egyedivé tehetőek figyelembe veszik az ellipszoid tulajdonságait az algoritmus függvényében további paramétereket kaphatnak, pl. északi és keleti eltolás, alapvonallal bezárt szög A fölrajzi elemek rendelkeznek egy felhasználási területtel (area of use), amely megadja, milyen területen belül tekinthető pontosnak a végzett műveletek és a kapott eredmény A vetületeket és a vetítési algoritmusokat az EPSG group tarja nyilván (EPSG Parameteric dataset) ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 15

SpatialReferencing by Coordinates Pl.: Projected CRS: HD72/EOV (EPSG::23700) Coordinate System: Cartesian (EPSG::4498) Geodetic CRS: HD72 (EPSG::4237) Coordinate System: Ellipsoidal (EPSG::6422) Deodetic Datum: HD72 (EPSG::6237) Ellipsoid: GRS 1967 (EPSG::7036) Prime meridian: Greenwich (EPSG::8901) Projection: EOV (EPSG::19931) Method: Hotine Oblique Mercator variant B (EPSG::9815) Parameters: Latitude of pr. centre: 47 8'39.8174" N ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 16

Térinformatikai adatok A térinformatikai adatokat két kategóriába soroljuk: vektoros adatok: 2D/3D koordináta alapú geometriai formák (pont, vonal, poligon, ) egységes modelljüket az OGC Simple Feature Access (SFA) szabvány definiálja a független alakzatok mellett adható topológiai forma raszteres adatok: képpont alapú rácsok általában távérzékelt felvételek, magassági adatok nincs egységes formátumuk, szabványuk Az adatokhoz tartozó vetületi információk egységes modellje az OGC Spatial Referencing by Coordinates (SRC) ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 17

Térinformatikai adatformátumok Az adatok számos módon tárolhatóak, és szolgáltathatóak fájlrendszer alapon: Shapefile, Coverage, WKT/WKB, GML, GeoJSON, GeoTIFF, BIL/BIP/BSQ, IMG, USGS DEM, GDF, OSM, LAS, PLY, adatbázis alapon: WKB/WKT, GeoJSON, szolgáltatás alapon: WMS, WFS, WCS, NMEA, Egyes formátumok támogatják vetületi információk kezelését is (pl. WKT, GML) bizonyos formátumok (pl. Shapefile) az alapvető adattárolás mellett további információkat más formátumban tárolnak (pl. dbase, WKT) ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 18

Térinformatikai adatformátumok OSM Coverage GDF IMG GeoTIFF BIL/BIP/BSQ Shapefile LAS SFA SRC raszter PLY DEM GML WKT/WKB GeoJSON NMEA WFS WCS WMS ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 19

Vektoros adatformátumok A vektoros formátumokat három részre oszthatjuk: általánosan használható, az adatokat a SFA, SRC szabványok szerint tároló formátumok: WKT/WKB, GML, GeoJSON általános célú, de nem a szabványnak megfelelő formátumok: Shapefile megfeleltethetőek a szabványnak speciális célt szolgáló formátumok: topologikus adatkezelés: GDF, OSM, Coverage 3D szkennelt adatkezelés: PLY, LAS GPS adatkezelés: NMEA ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 20

Vektoros adatforrások A vektoros tartalmak korábban csak feldolgozás eredményeként születtek, manapság gyakoriak a vektoros (pont alapú) felvételező eszközök (pl. GPS, LiDAR) bár a vektoros tartalom alapvetően helytakarékos, az adatok számossága könnyen megnőhet (pl. globális térképek, 3D pontfelhők, nagy felbontású poligonok) ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 21

Vektoros adatformátumok kezelése Vektoros adatok hatékony feldolgozását elősegíthetik: általánosított geometriák használata: összetett alakzatok (szakaszsorozat, poligon) egyszerűsítése, alakzatok összevonása az egyszerűsített geometria az eredeti geometria mellett kerül eltárolásra több szinten is definiálhatunk egyszerűsítést, így ugyannak a gyűjteménynek különböző pontosságú reprezentációi keletkeznek (piramis rétegek) betöltéskor a pontosságnak megfelelő alakzatok kerülnek betöltésre ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 22

Vektoros adatformátumok kezelése amennyiben a formátum nem tárolja a generalizált változatot, az adatok előfeldolgozásával előállítható a Douglas-Peucker algoritmus a legismertebb szakaszsorozat egyszerűsítő eljárás a két végpont közé húz egy szakaszt, majd megkeresi a szakasztól legtávolabb eső köztes pontot ha a pont egy adott εε távolságon túl van, akkor beveszi az általánosított vonalba, és rekurzívan lefut a két részre ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 23

Vektoros adatformátumok kezelése befoglaló téglalapok/téglatestek használata: amennyiben ismerjük az alakzatok befoglaló téglalapját, akkor csak egy adott területnek megfelelő alakzatokat kell betöltenünk nem csak egyes alakzatokra, hanem alakzat csoportokra is adható befoglaló téglalap a teret így rekurzívan felbonthatjuk, és felépíthetünk egy indexelési struktúrát (R-fa) a befoglaló téglalapok és az index szintén létrehozhatóak előfeldolgozás során ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 24

Vektoros adatformátumok kezelése előfeldolgozás befoglaló téglalapok előállítása számított adatok indexelés feldolgozás adatlekérés indexek létrehozása piramis rétegek befoglaló téglalapok adatmódosítás általánosítás megjelenítés adatforrás ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 25

Well-known text, Well-kown binary Az SFA szabvány egyszerű, szöveges, illetve bináris leképezését biztosítják a Well-known text (WKT) és Wellknown binary (WKB) formátumok egymással analóg ábrázolást biztosítanak specifikációjuk az SFA szabványban megtalálható, ezért nagyfokú a támogatottságú pl.: POINT(6 10) LINESTRING(3 4,10 50,20 25) POLYGON((1 1,5 1,5 5,1 5,1 1), (2 2, 3 2, 3 3, 2 3,2 2)) MULTIPOINT(3.5 5.6, 4.8 10.5) ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 26

Well-known text, Well-kown binary Számos adatbázis-kezelő használja a WKB formátumot az adatok tárolására (PostGIS, MSSQL, DB2) A vetületi információk leírása szintén megvalósítható WKT formátumban az SRC szabvány elemeit kulcsszavakkal kezeli, pl.: PROJCS (projected coordinate reference system) a leírás a szabvány korábbi verzióját tükrözi (kompatibilitás végett), ezért helyenként különbözik (például az egyes típusok elnevezése) az azonosításra helyenként nevet, helyenként EPSG kódot használ, ezért a megfeleltetés nem mindig egyértelmű ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 27

Well-known text, Well-kown binary pl.: COMPD_CS["OSGB36 / British National Grid + ODN", PROJCS["OSGB 1936 / British National Grid", GEOGCS["OSGB 1936", DATUM["OSGB_1936", SPHEROID["Airy 1830",6377563.396, 299.32496, AUTHORITY["EPSG","7001"]], TOWGS84[375,-111,431,0,0,0,0],..., PRIMEM["Greenwich",0,..., UNIT["DMSH",0.0174532925199433,..., AXIS["Lat",NORTH],..., PROJECTION["Transverse_Mercator"], PARAMETER["latitude_of_origin",49], PARAMETER["central_meridian",-2], ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 28

Geography Markup Language A Geography Markup Language (GML) egy XML alapú fájlformátum, amely elsősorban interneten keresztül történő vektoros adatközlésre szolgál az Open Geospatial Consortium (OGC) által támogatott, jelenleg a 3.3-as változatnál tart a vektoros és leíró adatok mellett topológiai információkat, raszteres képeket és szenzoradatokat is tartalmazhat az alap specifikációhoz további megszorításokat lehet adni úgynevezett profilok definiálásával pl. a Point Profile csak pontszerű alakzatok kezelését teszi lehetővé, a Simple Features Profile az SFA szerinti tartalmat biztosítja ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 29

Geography Markup Language A GML elkülöníti a tereptárgyakat (feature) a geometriától (geometry), előbbi az objektumot magát definiálja, és rendelkezhet geometriával, míg utóbbi pozíciót, vagy pozíciók sorozatát adja meg a geometriák koordinátával (coordinate, pos), vagy koordináták sorozatával adhatóak meg (coordinates, poslist) Használatához az adott tárgykörben egy alkalmazási sémát (application schema) kell definiálni, amelyben meg kell adni a szereplő objektumok típusát és leírásmódját az elemek a gml előtaggal vannak megjelölve, de sémában megadott objektumleírók külön előtagot kaphatnak ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 30

Geography Markup Language Pl.: <brn:bridge>   <brn:span>100</brn:span> <brn:height>200</brn:height>  <gml:centerlineof> <gml:linestring srsname="urn:ogc:def:crs:epsg:6.6:4326"> <gml:pos>100 200</gml:pos> <gml:pos>200 200</gml:pos> </gml:linestring> </gml:centerlineof> </brn:bridge> ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 31

Geography Markup Language A geometriák az 1.x és 2.x verzióban pont (Point), vonal (LineString), illetve sokszög (Polygon) lehettek a koordináták 2, vagy 3 dimenziósak pl.: <gml:point gml:id="p21"> <gml:pos dimension="2">45.67 88.56</gml:pos> </gml:point> A 3.x verzióban a teljes SFA szabvány használható (Curve, Surface, ) ezen felül speciális alakzatok (Arc, Direction, OrientableCurve, Coverage, A GML-ből alakult ki a CityGML formátum, amely kimondottam 3D városmodellek leírását biztosítja ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 32

GeoJSON A GeoJSON a JSON (JavaScript Object Notation) formátum kiterjesztése térbeli adatközlése könnyű szerkezetű leírás, elsősorban internetes adatközlésre teljesen SFA/SRC kompatibilis az elemek alakzatok (feature), amelyek a geometriát, befoglaló téglalapot, illetve a vetületi információkat tartalmazzák a MongoDB adatbázis-kezelő és a GitSpatial verziókövető használja a GeoJSON formátumot téradatok tárolására ebből fejlődött ki a TopoJSON, amely topológia alapján tárolja az adatokat ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 33

GeoJSON Pl.: { "type": "Feature", "bbox": [-180.0, -90.0, 180.0, 90.0], "geometry": { "type": "Polygon", "coordinates": [[ [-180.0, 10.0], [20.0, 90.0], [180.0, -5.0], [-30.0, -90.0] ]] } } ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 34

Shapefile A vektoros térinformatikai adattárolás legnépszerűbb formátuma a Shapefile formátum az ESRI fejlesztette ki 1990-ben egyszerű szerkezetet biztosít alakzatok tárolására, de nem képes topológiai információk megőrzésére Ugyan a neve csak egy fájlra utal, igazából fájlok halmaza, a szükséges fájlok:.shp: a geometriai információk tárolója.shx: a térbeli indexek fájlja a gyors adatkeresés érdekében.dbf: leíró adatbázis dbase III formátumban ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 35

Shapefile A szükséges fájlok mellett további fájlokból állhat az adathalmaz:.prj: a vetületi rendszer leírása WKT formátumban.sbn,.sbx: térbeli index formátum leíró (.fbn és.fbx, ha csak olvasható a fájl).ain,.aih: leíró adatok indexelése.ixs: geokódolási indexek (.mxs, ha ODB formátumú).atx: leíró adatok indexelése (oszloponként).shp.xml: metaadatok XML formátumban.cpg: kódtábla és karakterkódolási információk A fájlneveknek kötelező megegyeznie ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 36

Shapefile A teljes geometriai leírás a.shp fájlban van X és Y koordináták segítségével (ezek reprezentálhatnak földrajzi koordinátákat is) a fájl szerkezete bináris, maximum 2 GB méretű lehet a fejléc rögzített hosszúságú (100 byte), 17 mezőből áll a fejlécet követheti egy, vagy több változós hosszúságú rekord, amely rendelkeznek önálló fejléccel minden rekord egy alakzattípust, és annak leírását tárolja, lehetőség van üres (null) alakzatok megadására is, az alakzat típusa meghatározza a mezők sorrendjét, de a méretűket nem mindig (pl. poligon tetszőlegesen sok pontból állhat) ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 37

Shapefile A geometriához tartozó index (shx) ugyanezt a szerkezetet követi, de a rekordok az alakzatok indexét tartalmazzák 100 byte fejléc megegyező tartalommal, majd 8 byte-os rekordok, amelyek az indexeket tartalmazzák A leíró adatok a dbase III formátumnak megfelelően vannak tárolva, amely több korlátozással rendelkezik: a mezőnév hossza maximum 10 karakter lehet, maximum 255 mező lehet egy sorban, üres cellák nem tárolhatóak a lehetséges mezőtípusok: egész, lebegőpontos, dátum, szöveg (maximum 254 karakter) Unicode karakterkészlet nincs teljesen támogatva ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 38

Shapefile A geometriai leírás felépítése megengedi, hogy egy fájlba tetszőleges alakzatokat helyezzünk, azonban a specifikáció kiköti, hogy egy fájlban csak egy féle alakzat tárolható így csak egy vektoros réteg adatait képes eltárolni, és a különböző rétegeket külön fájlhalmazokba kell helyeznünk a leíró adatok szerkezeteinek is egyeznie kell A Shapefile olvasók általában a teljes fájlt beolvassák és feldolgozzák amennyiben nincs térbeli index, az alakzatoknak nincs külön eltárolva a befoglaló téglalapja, így csak a konkrét koordináták alapján tudunk adatokat feldolgozni ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 39

Geographic Data Format A Geographic Data File (GDF) egy olyan vektoros adatformátum, amely az általános térbeli leírás mellett megadja az adatgyűjtés szabályait, valamint definiálja az objektumok és az attribútumok közötti kapcsolatokat is a European Digital Road Map (EDRM) projekt keretében fejlesztették ki, jelenleg a 4.0-as változatnál tart főként a navigáció rendszerek és a forgalomirányítás területein használatos csereformátumként, azaz csak adatközlésre szolgál rendszerint térbeli relációs adatbázisba történik a leképezése az adatokat ASCII formátumban, oszlopokra rendezve tartalmazza ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 40

Geographic Data Format Az adatok három rétegben helyezkednek el: 0. réteg: topológiai réteg, csak geometriát tartalmaz, amely lehet pont, vonal, illetve poligon 1. réteg: egyszerű tereptárgyak a geometria mellett megtalálhatóak leíró adatok, amellyel megállapítható az alakzat típusa, valamint egyéb jellemzők (pl. utak irányítottsága, szélessége, sávok száma) definiálhatóak relációk az elemek között (pl. útprioritások, fordulási szabályok) 2. réteg: összetett tereptárgyak, ahol az objektumok egyszerűsítve szerepelnek (pl. egy körforgalom csak pontként jelenik meg) ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 41

Geographic Data Format eredeti 0. réteg 1. réteg 2. réteg ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 42

Geographic Data Format Egy GDF adathalmaz több jellemző mentén specifikálható: tereptárgy témakör (feature theme): megadja az alakzatok csoportját 10 előre definiált csoport közül (pl. utak és kompok, települések és nevesített területek, ) tereptárgyak jellemzői és attribútumai a témakörökben relációk két tereptárgy között, valamint egy tereptárgyra vonatkozóan (pl. tiltott manőverek) tereptárgy aggregációk, amelyek lehetővé teszik objektumok összekötését (pl. útszakaszok) a térkép pontossága (általában 10-100 m között), frissessége, valamint teljessége ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 43

OpenStreetMap Az OpenStreetMap egy együttműködés alapú térkép, amelyet bármely beregisztrált felhasználó szerkeszthet kezdetben az adatok manuálisan (GPS-es felméréssel) kerültek be a rendszerbe, de ma már több üzleti és kormányzati forrása van a térképnek az adatokat szintén Mercator vetület szerint tárolja egy PostGIS adatbázisban az alap térképhez több kiegészítés készült, amelyek elérését további szerverek biztosítják ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 44

OpenStreetMap Az adatokat az OpenStreetMap topologikusan építi fel, az alábbi adatokból összeállítva a térképet: csúcspont (node): térbeli pozíció egy koordinátával útvonal (way): csúcspontok sorozata, amelyek vagy vonalat (polyline), vagy sokszöget (polygon) reprezentálnak reláció (relation): csúcspontok vagy útvonalak csoportjai, amelyek valamilyen tulajdonságokkal rendelkeznek leírás (tag): csúcspontokhoz, utakhoz, vagy relációkhoz tartozó leíró adatok A kliens oldalon elérhetjük és letölthetjük az adatokat (OSM formátum) ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 45

OpenStreetMap Pl.: <osm version="0.6" generator="openstreetmap planet.c" timestamp="2011-02-16t0104z">  <bound box="-90,-180,90,180" /> ... <node id="270387" lat="50.8777604" lon="-1.5338646" timestamp="2006-08-31t139:25z" version="1" changeset="99256" user="nickw" uid="94"> <tag k="created_by" v="osmeditor2" /> </node>  ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 46

OpenStreetMap <way id="99947113" version="1" uid="78608" timestamp="2011-02-15t2301z" changeset="7299165" user="isnogoud" > <nd ref="1155236845" />  <nd ref="1155236845" /> <tag k="building" v="yes" />  <tag k="note:qadastre" v="v0.2" /> <tag k="source" v="cadastre-dgi-fr source : Direction Générale des Impôts - Cadastre. Mise à jour : 2011" /> <tag k="wall" v="no" /> ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 47

OpenStreetMap </way> <relation id="1430044" >  <member type="way" ref="27549584" role="street"/>  <member type="node" ref="1155672139" role="house"/> <tag k="name" v="rue Geoffroy-Drouet" /> <tag k="type" v="associatedstreet" /> </relation> ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 48

OpenStreetMap raszter Hatékonysági okokból az OpenStreetMap (és más térképszolgáltatók) nem vektoros adatokat juttatnak a böngészőbe, hanem raszteres tartalmat a vektoros tartalmat statikus időben konvertálják a térképet rácsra bontják, minden rácspont megfelel egy raszteres képnek a térképre felépítik a piramisrétegeket, így a nagyítási szintnek megfelelő rácsképeket (tile) kell csak megjeleníteni ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 49

Raszteres adatformátumok A távérzékelésben az adatforrásokat, felvételeket külön csoportokba foglalhatjuk: térbeli felbontás szerint: kis- (LR, 50-1000 m), közepes- (MR), nagy- (HR), szuperfelbontású (VHR, 20-40 cm) spektrális felbontás szerint: multispektrális (4-10 sáv), hiperspektrális (50-500 sáv) a látható tartomány mellett az infravöröst is leképezzük ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 50

Raszteres adatformátumok radiometriai felbontás szerint: 8-32 bit (előjeles/előjel nélküli) egész, 32-64 bit valós A felvétel könnyen leképezhető egy 3 dimenziós (szélesség, magasság, spektrális sávok) mátrixra a sávok lehetnek más felbontásúak a műveletek lehetnek térbeliek, vagy spektrálisak a mátrix egyes részeit maszkolhatjuk a teljes kép memóriába való leképezése nem mindig megvalósítható A legnépszerűbb formátumok: GeoTIFF, IMG, BIP/BIL/BSQ ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 51

Raszteres adatformátumok kezelése A raszteres tartalmak hatékony feldolgozását elősegíthetik a részképekre (tile-okra) bontás és piramis rétegek építése az indexelést negyedelőfa (quadtree) alapján valósíthatjuk meg egy réteg felbontása 4/16- szorosa a fában felette lévő rétegeknek a folyamat egyszerű, mivel nincs szükség generalizálásra szekvenciálisan futtatható a felvételen, így nem igényli a teljes beolvasást ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 52

GeoTIFF A GeoTIFF formátum a TIFF (Tagged Image File Format) kiegészítése térbeli vonatkozások kezelésére a fájl szerkezetét egy képleíró tábla (Image File Descriptor, IFD) indítja, amely a kép tuladjonságait tartalmazza minden IFD táblához egy kép tartozik, de több kép is elhelyezkedhet a fájlban az IFD kulcs/érték párokat tárol (IFD entry), vannak kötelező és opcionális mezők tetszőlegesen bővíthető a specifikáció az alapszerkezettel (baseline TIFF) való kompatibilitás megőrzése mellett maximum 4GB-os fájlméret ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 53

GeoTIFF a képi tartalom több sávban (strip) helyezkedhet el a sávok külön tömöríthetőek (pl. Huffmann, LZW kódolással) a sávok tetszőleges hosszúak lehetnek, és nem kötelező, hogy egy sor végén végződjenek nem csak sávok, de rácsképek is létrehozhatóak IFD képi tartalom (sávok) képi piramis is tárolható, mint egymás után következő fájlok (Pyramid TIFF) ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 54

GeoTIFF Cím Leírás Érték Fejléc: 0 byte-sorrend 4D4D 2 42 002A 4 első IFD címe 14 IFD tábla: 14 mezők száma 000C 16 fájl altípus 00FE 0004 00000001 00000000 22 képszélesség 0100 0004 00000001 000007D0 002E képhossz 0101 0004 00000001 00000BB8 003A tömörítés 10 300 030 000 000 100 000 000... 06A6 szoftver "PageMaker 4.0" 06B6 dátum "1988:018 13:59:59" Kép: 00000700 tömörített képi adatok... ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 55

GeoTIFF A GeoTIFF speciálisan az IFD mezőkön belül tárolja a térbeli adatokat, mint beágyazott struktúrákat a mezők egyedi geokulccsal (GeoKey) rendelkeznek összesen 6 mezőt használ kulcsok nyilvántartása (GeoKeyDirectory) értékeket tároló mezők (GeoDoubleParamsTag, GeoAsciiParamsTag) georeferálási mezők (ModelPixelScaleTag, ModelTransformationTag, ModelTiepointTag) külön kezeli a raszterteret (raster space), illetve a modellteret (model space) ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 56

GeoTIFF metadat feldolgozás GeoTIFF mezők kép feldolgozás dekódolt képi sáv IFD mezők kódolt képi sáv IFD tábla képi tartalom GeoTIFF ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 57

BIP/BIL/BSQ A nyers bináris formátumok lehetővé teszik az intenzitásinformációk közvetlen, tömörítés nélküli használatát gyors elérés, könnyű keresés, tetszőleges fájlméret a képi információt három sorrendben tárolja: Band interleaved by pixel (BIP): pixelek egymás után Band interleaved by line (BIL): a sorok sávonként követik egymást Band sequential (BSQ): a sávok követik egymást a fájl csak intenzitásértékeket tárol, a tulajdonságok, metainformációk külön fejlécfájlban (szövegesen) tárolódnak, amely számos formátumú lehet (pl. Esri) ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 58

PostGIS Raster A PostGIS Raster egy összetett tárolási modellt alkalmaz a raszter (raster) típusú adatok egy másik táblába képeződnek le, amely tartalmazza a kép tulajdonságait (méret, felbontások, befoglaló téglalap, ), vetületi információt (EPSG kód alapján), és a képi tartalmat (BSQ formátumban) a raszter tárolható az adatbázison kívül is, az eredeti formátumban a raszteres tartalommal minden SFA térbeli művelet elvégezhető, ehhez egy gráfos átalakítást használ a rendszer (hasonlóan a topológia gráfhoz) ELTE IK, Térinformatikai és távérzékelési alkalmazások fejlesztése 59